JP2023044877A - 造形装置、造形装置のメンテナンス方法、及び造形方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】着色された造形物を造形する造形装置に適した構成を適切に実現する。【解決手段】少なくとも一部が着色された造形物50を造形する造形装置10であって、複数のヘッドユニットと、キャリッジ202とを備え、それぞれのヘッドユニットは、互いに異なるインクの供給経路を介してインク容器から供給されるインクをそれぞれが吐出する複数のノズル列を有し、キャリッジ202は、複数のヘッドユニットとして、互いに異なる色の有色のインクをそれぞれが吐出する複数のノズル列を有する第1のヘッドユニットヘッドであるヘッドユニット204aと、ヘッドユニット204aが吐出する有色のインクと異なるインクをそれぞれが吐出する複数のノズル列を有する第2のヘッドユニットであるヘッドユニット204bとを保持する。【選択図】図1
Description
本発明は、造形装置、造形装置のメンテナンス方法、及び造形方法に関する。
従来、インクジェットヘッドを用いて造形物を造形する造形装置(3Dプリンタ)が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このような造形装置においては、例えば、インクジェットヘッドにより形成するインクの層を複数層重ねることにより、積層造形法で造形物を造形する。
インクジェットヘッドを用いて造形物を造形する場合、複数色の有色のインク(カラーインク)を用いることで、様々な色での着色がされた造形物を造形することができる。しかし、この場合、使用するインクの色数が多くなることで、インクジェットヘッドを保持するキャリッジの大型化や重量の増大といった問題が生じやすくなる。そのため、従来、着色された造形物を造形する造形装置に適した構成を適切に実現することが望まれていた。そこで、本発明は、上記の課題を解決できる造形装置、造形装置のメンテナンス方法、及び造形方法を提供することを目的とする。
本願の発明者は、造形装置においてインクを吐出するための構成として、インクの種類毎(例えば、色毎、用途毎)に個別の構成になっているインクジェットヘッドではなく、複数種類のインクを吐出するヘッドユニットを用いることを考えた。このように構成すれば、例えば、インクの種類毎に個別の複数のインクジェットヘッドを用いる場合と比べ、キャリッジを小型化や軽量化を適切に実現することができる。しかし、この場合、造形装置のメンテナンス時において、複数のインクの種類に対応するヘッドユニットが部品の交換の単位になる。そして、この場合、例えばヘッドユニットにおいて一部の種類のインクの吐出が適切にできなくなると、他のインクの吐出に問題が生じていなくても、ヘッドユニットを交換することが必要になる。また、その結果、部品の交換のコストが大きく上昇するおそれがある。
この点に関し、本願の発明者は、一つのヘッドユニットから吐出する複数種類のインクのうち、造形時により多く消費されるインクに関連する部分ほど、より早い時期に交換が必要な状態になることに着目した。そして、一つのヘッドユニットから吐出する複数種類のインクについて、造形時に消費されるインクの量の差を低減するように選択をすることを考えた。また、そのための構成として、複数のヘッドユニットを用いて、相対的に消費量が少ないインクを第1のヘッドユニットから吐出し、その他のインクを第2のヘッドユニットから吐出することを考えた。このように構成すれば、例えば、一つのヘッドユニットから吐出する複数種類のインクについて、消費量の差を適切に低減することができる。また、この場合、同じヘッドユニットにおける各種類のインクに対応する部分について、同程度の時期に交換が必要な状態になることが考えられる。そのため、このように構成すれば、例えば、ヘッドユニットの一部のみが劣化した状態でヘッドユニットが交換されることを生じにくくすることができる。
また、より具体的に、着色された造形物を造形する場合、着色がされる着色領域については、通常、造形物の表面のみに形成すればよい。そして、この場合、着色領域の形成に用いる有色のインク(カラーインク)の消費量は、例えば造形物の内部の形成に用いるインク等と比べて、大幅に少なくなる。そのため、この場合、着色領域の形成に用いる有色のインクを第1のヘッドユニットから吐出し、他のインクを第2のヘッドユニットから吐出することが考えられる。このように構成すれば、例えば、ヘッドユニットを用いる場合において、ヘッドユニットの交換をより適切に行うことができる。また、これにより、例えば、着色された造形物を造形する造形装置に適した構成を適切に実現することができる。
また、本願の発明者は、更なる鋭意研究により、このような効果を得るために必要な特徴を見出し、本発明に至った。上記の課題を解決するために、本発明は、インクの層を重ねることで少なくとも一部が着色された造形物を造形する造形装置であって、それぞれが複数のノズル列からインクを吐出する複数のヘッドユニットと、前記複数のヘッドユニットを保持するキャリッジとを備え、それぞれの前記ヘッドユニットは、互いに異なるインクの供給経路を介してインク容器から供給されるインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有し、前記キャリッジは、前記複数のヘッドユニットとして、互いに異なる色の有色のインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有する第1のヘッドユニットと、前記第1のヘッドユニットが吐出する前記有色のインクと異なるインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有する第2のヘッドユニットとを保持する。
このように構成した場合、ヘッドユニットを用いることで、例えば、キャリッジの小型化及び軽量化を適切に実現することができる。また、第1のヘッドユニットのノズル列で複数色の有色のインクを吐出し、第2のヘッドユニットのノズル列で他のインクを吐出することで、例えば、同じヘッドユニットから吐出するインクの間での消費量の差を適切に低減することができる。また、これにより、例えば、ヘッドユニットの交換によって造形装置における部品の交換のコストが過度に上昇することを適切に防止することができる。そのため、このように構成すれば、例えば、着色された造形物を造形する造形装置に適した構成を適切に実現することができる。
この構成において、造形装置は、例えば、それぞれがインクを貯留する複数のインク容器から、ヘッドユニットへインクを供給する。この場合、ヘッドユニットにおけるぞれぞれのノズル列は、いずれかのインク容器から、インクの供給を受ける。また、それぞれのヘッドユニットについては、例えば、修理時やメンテナンス時にまとめて交換対象となる交換の単位の部品等と考えることができる。また、この場合、一つのヘッドユニットにおける複数のノズル列については、一つの部品の中で一体に形成されていると考えることができる。また、それぞれのヘッドユニットにおいて、複数のノズル列については、例えば、所定の位置関係を保って並んでいると考えることができる。このように構成すれば、例えば、造形装置において、ヘッドユニットを適切に用いることができる。
また、この構成において、造形装置は、例えば、光反射領域及び着色領域を備える造形物を造形する。この場合、光反射領域は、光反射性の色のインクを用いて形成される領域である。また、着色領域は、第1のヘッドユニットが吐出する複数色の有色のインクと、クリアインクとを用いて、光反射領域の外側に形成される。この場合、第1のヘッドユニットにおける複数のノズル列のそれぞれは、例えば、着色領域の形成に用いる複数色の有色のインクのそれぞれを吐出する。また、第2のヘッドユニットは、複数のノズル列の少なくとも一部として、光反射性のインクを吐出するノズル列と、クリアインクを吐出するノズル列と、サポート層の材料となるインクを吐出するノズル列とを有する。クリアインクについては、例えば、無色で透明なインク等と考えることができる。サポート層については、例えば、造形物の造形時に造形物の少なくとも一部を支持する構成等と考えることができる。
このように構成すれば、例えば、着色された造形物を適切に造形することができる。また、着色領域の形成に用いる有色のインクを吐出するノズル列を第1のヘッドユニットに集めることで、例えば、一つのヘッドユニットから吐出する複数種類のインクについて、消費量の差を適切に低減することができる。また、この場合、着色領域について、例えば、第1のヘッドユニットから吐出される複数色の有色のインク、及び、第2のヘッドユニットから吐出されるクリアインクのみで形成される領域とすることが好ましい。このように構成すれば、例えば、造形時の消費量が少なくなる有色のインク用のノズル列について、全てのノズル列を第1のヘッドユニットに集めることができる。また、これにより、例えば、一つのヘッドユニットから吐出する複数種類のインクについて、消費量の差をより適切に低減することができる。
また、この構成において、造形装置は、例えば、主走査駆動部及び平坦化手段等を更に備えてよい。主走査駆動部については、例えば、予め設定された主走査方向へ移動しつつインクを吐出する主走査動作を複数のヘッドユニットに行わせる構成等と考えることができる。平坦化手段については、例えば、インクの層を平坦化する平坦化ローラを有する構成等と考えることができる。また、この場合、主走査駆動部は、例えば、主走査方向へのキャリッジの移動をガイドするガイド部材と、ガイド部材に沿ってキャリッジを移動させる駆動機構とを有する。そして、平坦化手段は、例えば、キャリッジの外部において、主走査方向へ移動可能にガイド部材に保持される。このように構成した場合、キャリッジの外部に平坦化手段を設けることで、例えば、キャリッジをより適切に小型化及び軽量化することができる。ガイド部材としては、例えば、レール状のガイド部材であるガイドレール等を好適に用いることができる。
また、上記の構成の造形装置を用いる場合、本発明の特徴について、造形装置のメンテナンス方法の特徴として考えることもできる。この場合、造形装置のメンテナンス方法は、例えば、造形装置が稼働した稼働量に基づき、それぞれのヘッドユニットの交換をユーザに促し、かつ、稼働量と交換のタイミングとの対応付けを第1のヘッドユニットと第2のヘッドユニットとで異ならせることで、第1のヘッドユニットよりも第2のヘッドユニットが頻繁に交換されるように、それぞれのヘッドユニットの交換をユーザに促すことを特徴とする。このように構成すれば、例えば、消費量の多いインクを吐出する第2のヘッドユニットについて、第1のヘッドユニットよりも短い周期で適切に交換することができる。また、これにより、例えば、それぞれのヘッドユニットから吐出するインクの用途等に応じて、造形装置のメンテナンスをより適切に行うことができる。また、本発明の特徴については、例えば、上記の構成の造形装置で造形物を造形する造形方法の発明の特徴として考えることもできる。この場合も、例えば、上記と同様の効果を得ることができる。また、この場合、造形方法について、例えば、造形物の製造方法等と考えることもできる。
本発明によれば、例えば、着色された造形物を造形する造形装置に適した構成を適切に実現することができる。
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図1及び図2は、本発明の一実施形態に係る造形装置10について説明をする図である。図1(a)は、造形装置10の要部の構成の一例を示す。図1(b)は、造形装置10におけるヘッド部12の構成の一例を示す。図2は、ヘッド部12のより具体的な構成の一例を示す。図2(a)、(b)は、ヘッド部12の具体的な構成の一例を造形装置10における主走査駆動部18の一部と共に示す一部分解斜視図及び下面図である。
本例において、造形装置10は、積層造形法で立体的な造形物を造形する装置(3Dプリンタ)であり、造形の材料としてインクを用い、インクの層を重ねて形成することで、少なくとも一部が着色された造形物50を造形する。この場合、造形物50については、例えば、立体的な三次元構造物等と考えることができる。また、本例において、造形装置10は、フルカラーでの着色がされた造形物を造形可能なフルカラー造形装置であり、造形しようとする造形物を示すデータである造形物データに基づき、造形物50の造形の動作を実行する。この場合、造形装置10は、例えば、造形装置10の動作を制御するコンピュータ(制御PC)から、造形物データを受け取る。
また、図中に示すように、本例において、造形装置10は、ヘッド部12、造形台14、複数のインクタンク16、主走査駆動部18、造形台駆動部20、及び制御部22を備える。以下に説明をする点を除き、造形装置10は、公知の造形装置と同一又は同様の構成を有してよい。より具体的に、以下に説明をする点を除き、造形装置10は、造形の材料となるインクをインクジェット方式で吐出して造形を行う公知の造形装置と同一又は同様の特徴を有してよい。また、造形装置10は、図示した構成以外にも、例えば、造形物50の造形等に必要な各種構成を更に備えてよい。
ヘッド部12は、造形物50の材料を吐出する構成である。本例において、造形物50の材料としては、上記においても説明をしたように、インクを用いる。インクについては、例えば、機能性の液体等と考えることができる。また、インクについて、例えば、インクジェット方式でヘッド部12から吐出する液体等と考えることもできる。また、本例において、ヘッド部12は、インクジェット方式でインクを吐出するインクジェットヘッドを有し、インクジェットヘッドから、紫外線の照射により液体状態から硬化する紫外線硬化型インク(UVインク)を吐出する。この場合、紫外線硬化型インクについて、例えば、所定の条件に応じて硬化するインクの一例と考えることができる。また、ヘッド部12は、造形物50の材料となるインクに加え、サポート層52の材料となるインクであるサポート材インクを更に吐出する。これにより、ヘッド部12は、造形物50の周囲等に、必要に応じて、サポート層52を形成する。サポート層52については、例えば、造形中の造形物50の少なくとも一部を支持する積層構造物等と考えることができる。サポート層52は、造形物50の造形時において、必要に応じて形成され、造形の完了後に除去される。また、本例において、ヘッド部12は、インクジェットヘッドとして、互いに異なる複数種類のインクを吐出するヘッドユニットを有する。この場合、インクの種類が異なることについては、例えば、色又は用途が異なること等と考えることができる。また、以下においては、説明の便宜上、インクの用途が異なる場合も含めて、インクの種類が異なることについて、単に、インクの色が異なるという場合がある。ヘッド部12の具体的な構成や、ヘッド部12において用いるインクの種類については、後に更に詳しく説明をする。
造形台14は、造形中の造形物50を支持する台状部材であり、ヘッド部12と対向する位置に配設され、造形中の造形物50及びサポート層52を上面に載置する。また、本例において、造形台14は、造形台駆動部20に駆動されることで、造形装置10において予め設定される副走査方向(図中のX方向)及び積層方向(図中のZ方向)のそれぞれへ移動可能な構成を有している。この場合、副走査方向や積層方向への移動については、例えば、副走査方向や積層方向と平行な方向への移動と考えることができる。積層方向については、例えば、積層造形法において造形の材料が積層される方向等と考えることができる。また、本例において、積層方向は、造形装置10において予め設定される主走査方向(図中のY方向)及び副走査方向と直交する方向である。複数のインクタンク16のそれぞれは、インクを貯留するインク容器である。インクタンク16としては、例えば、公知のインクボトル等を好適に用いることができる。また、本例において、複数のインクタンク16は、ヘッド部12から吐出する各色のインクを貯留し、造形の動作の進行に応じて、ヘッド部12の外部からヘッド部12へ、各色のインクを供給する。
主走査駆動部18は、ヘッド部12に主走査動作(Y走査)を行わせる駆動部である。主走査動作については、例えば、主走査方向へ移動しつつインクを吐出する動作等と考えることができる。この場合、ヘッド部12に主走査動作を行わせることについては、例えば、ヘッド部12におけるインクジェットヘッド(ヘッドユニット)に主走査動作を行わせること等と考えることができる。また、本例において、主走査駆動部18は、造形台14の位置を固定して、ヘッド部12を主走査方向へ移動させることで、ヘッド部12に主走査動作を行わせる。主走査駆動部18の具体的な構成については、後に更に詳しく説明をする。
造形台駆動部20は、造形台14を移動させる駆動部であり、副走査方向及び積層方向のそれぞれにおいて、造形台14を移動させる。また、より具体的に、本例において、造形台駆動部20は、一つのインクの層の形成中における主走査動作の合間に副走査方向へ造形台14を移動させる。また、これにより、造形台駆動部20は、造形中の造形物50に対して相対的に副走査方向へ移動する副走査動作(X走査)をヘッド部12に行わせる。副走査動作については、例えば、予め設定された送り量だけ副走査方向へ造形台14に対して相対的に移動する動作等と考えることもできる。また、一つのインクの層が形成された後、次のインクの層の形成が開始される前に、造形台駆動部20は、積層方向においてヘッド部12から離れる方向へ造形台14を移動させる。また、これにより、造形台駆動部20は、造形中の造形物50に対して相対的に積層方向へ移動する積層方向走査動作(Z走査)をヘッド部12に行わせる。積層方向走査動作については、例えば、造形の動作の進行に合わせて積層方向における造形中の造形物50とヘッド部12との相対位置を調整する動作等と考えることもできる。
制御部22は、例えば造形装置10のCPUを含む構成であり、造形装置10の各部を制御することにより、造形物50の造形の動作を制御する。この場合、制御部22は、例えば、造形物データに基づき、造形しようとする造形物50の断面を示すデータであるスライスデータを生成する。そして、造形物50を構成するそれぞれのインクの層を形成する動作において、スライスデータに基づいてヘッド部12の動作を制御することにより、造形物50の造形に用いる各色のインクをヘッド部12に吐出させる。本例によれば、例えば、造形物50の造形を適切に実行することができる。
続いて、造形装置10におけるヘッド部12の構成等について、更に詳しく説明をする。本例において、ヘッド部12は、インク吐出部102、平坦化ローラユニット104、及び複数の光源ユニット106を有する。インク吐出部102は、ヘッド部12においてインクを吐出する部分であり、キャリッジ202及び複数のヘッドユニット204a、bを有する。
キャリッジ202は、複数のヘッドユニット204a、bを保持する保持部材であり、複数のヘッドユニット204a、bのそれぞれについて、インクの吐出方向が造形台14へ向かう方向になるように保持する。また、以下において詳しく説明をするように、本例のヘッド部12において、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106は、キャリッジ202の外部に配設されている。そのため、キャリッジ202について、例えば、複数のヘッドユニット204a、bを保持し、かつ、平坦化ローラユニット104の各構成(例えば、平坦化ローラ等)や光源ユニット106の各構成を保持していないと考えることができる。また、この場合、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106について、例えば、インク吐出部102の各構成とは別のユニットとして構成されていると考えることができる。また、本例において、キャリッジ202は、造形台14と対向する側においてキャリッジ202のベース部分を構成する部材であるキャリッジベースにおいて、複数のヘッドユニット204a、bを交換可能(着脱自在)に保持する。また、キャリッジ202は、複数のヘッドユニット204a、bについて、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べて保持する。この場合、ヘッドユニット204a、bについて、例えば、各回の主走査動作においてインクを吐出する領域が同じになるようにインライン配置で並べられていると考えることができる。
複数のヘッドユニット204a、bは、造形の材料を吐出する吐出ヘッドの一例である。本例において、複数のヘッドユニット204a、bのそれぞれは、互いに異なる色の複数色のインクを吐出するインクジェットヘッドであり、互いに異なるインクの供給経路を介していずれかのインクタンク16から供給されるインクをそれぞれが吐出する複数のノズル列212を有する。この場合、インクの供給経路が異なることについては、例えば、インクタンク16からヘッド部12へインクを供給する供給経路が互いに独立であること等と考えることができる。また、本例において、それぞれのノズル列212へのインクの供給経路が異なることについては、例えば、それぞれのノズル列212が互いに異なるインクタンク16からインクの供給を受けること等と考えることもできる。また、ノズル列212については、例えば、所定のノズル列方向における位置をずらして並ぶノズルの列等と考えることができる。また、本例において、ヘッドユニット204a、bのそれぞれにおける複数のノズル列212は、副走査方向と平行な方向をノズル列方向として、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並ぶ。
また、より具体的に、本例において、ヘッドユニット204a、bのそれぞれは、4色分のノズル列212を有する4色用ヘッドユニットである。ヘッドユニット204aは、第1のヘッドユニットの一例であり、図中にノズル列212y、m、c、kとして区別して示すように、互いに異なる色のカラーインクをそれぞれが吐出する複数のノズル列212y~kを有する。ヘッドユニット204aにおける複数のノズル列212y~kから吐出する各色のカラーインクは、造形物50における着色領域の形成時に用いる着色用のインクである。本例において、これらの各色のカラーインクは、有色のインクの一例である。また、ヘッドユニット204aにおける複数のノズル列212y~kのそれぞれについては、例えば、着色領域の形成に用いる複数色のカラーインクのそれぞれを吐出すると考えることができる。また、本例において、ノズル列212yは、イエロー色(Y色)のインクを吐出するノズル列である。ノズル列212mは、マゼンタ色(M色)のインクを吐出するノズル列である。ノズル列212cは、シアン色(C色)のインクを吐出するノズル列である。ノズル列212kは、ブラック色(K色)のインクを吐出するノズル列である。これらのYMCKの各色は、減法混色法での色表現の基本色(プロセスカラー)の一例である。
また、ヘッドユニット204bは、第2のヘッドユニットの一例であり、図中にノズル列212s、w、t、xとして区別して示すように、ヘッドユニット204aから吐出するカラーインクと異なる色のインクをそれぞれが吐出する複数のノズル列212s~xを有する。この場合、ノズル列212sは、サポート材インクを吐出するノズル列である。ノズル列212wは、白色のインクを吐出するノズル列である。本例において、白色のインクは、光反射性のインクの一例であり、造形物50における光反射領域の形成時に用いられる。ノズル列212tは、クリアインクを吐出するノズル列である。クリアインクについては、例えば、無色で透明なインク等と考えることができる。クリアインクについては、例えば、着色されていない透光性のインクや、意図的に着色材を添加していないインク等と考えることもできる。また、本例において、クリアインクは、YMCKの各色のインクと共に、造形物50における着色領域の形成時に用いられる。
また、ヘッドユニット204bにおいて、ノズル列212xは、必要に応じて様々な色又は用途のインクを吐出するためのノズル列である。ノズル列212xについては、例えば造形時に特に消費量が多くなるインク用の第2のノズル列として用いることが考えられる。この場合、ノズル列212xにおいて、例えば、サポート材インクや、白色のインク等を吐出すること等が考えられる。また、ノズル列212xについて、予備のノズル列として用いること等も考えられる。この場合、ノズル列212xについて、例えば、ヘッドユニット204a、bにおけるいずれかのノズル列212が故障した場合に代わりに用いること等が考えられる。また、ノズル列212xについて、上記において説明をした各色のインク以外の特色のインクを吐出するために用いること等も考えられる。
また、ヘッド部12において、平坦化ローラユニット104は、平坦化手段の一例である。本例において、平坦化ローラユニット104は、例えば図2(a)、(b)に示すように、平坦化ローラ402、及び複数のモータ404、406を有し、ヘッド部12のインク吐出部102におけるキャリッジ202の外部において、キャリッジ202と隣接する位置に配設される。平坦化ローラ402は、インクの層を平坦化するローラであり、主走査動作時において、インクの層の表面と接触して、硬化前のインクの一部を除去することにより、インクの層を平坦化する。また、より具体的に、本例において、平坦化ローラ402は、主走査動作時に所定の方向へ回転しつつ未硬化のインクと接触して、所定の高さよりも高い位置にあるインクをかき取ることで、インクの層を平坦化する。モータ404は、回転用モータの一例であり、平坦化ローラ402を回転させる駆動力を発生する。モータ406は、ローラ移動用モータの一例であり、鉛直方向へ平坦化ローラ402を移動させる駆動力を発生する。本例において、モータ406は、鉛直方向において平坦化ローラ402を移動させる機構部へ動力を供給することで、鉛直方向の上下に平坦化ローラ402を移動させる。
また、本例において、平坦化ローラユニット104は、主走査方向におけるインク吐出部102の一方側において、連結部112によって、インク吐出部102におけるキャリッジ202と連結されている。この場合、平坦化ローラユニット104がキャリッジ202と連結されていることについては、例えば、主走査動作時におけるヘッド部12の移動時にキャリッジ202に従って平坦化ローラユニット104が移動するように、キャリッジ202と平坦化ローラユニット104とが接合されていること等と考えることができる。このように構成すれば、例えば、平坦化ローラ402をキャリッジ202の外部に配設しつつ、平坦化ローラ402による平坦化の動作を適切に実行することができる。また、これにより、例えば、造形物50の造形を高い精度で適切に行うことができる。
また、本例において、連結部112は、磁石の吸着力によって、平坦化ローラユニット104とキャリッジ202とを連結する。このように構成すれば、例えば、平坦化ローラユニット104とキャリッジ202とについて、両者の相対位置の変更等が容易であり、かつ、主走査動作時にキャリッジ202と共に平坦化ローラユニット104が移動する状態を適切に実現することができる。また、この場合、平坦化ローラユニット104とキャリッジ202との連結の仕方について、例えば、両者の位置関係が完全には固定される状態ではなく、相対位置の調整を行いやすい状態になっていると考えることもできる。また、このような連結の仕方について、例えば、ある程度の緩やかさをもって両者がつながる状態等と考えることもできる。また、本例のように磁石の吸着力で実現する連結については、例えば、容易に離接自在であり、位置関係の変更及び調整を行いやすい接合の一例と考えることもできる。また、この場合、キャリッジ202に対して平坦化ローラユニット104を取り付ける位置(接合位置)についても、容易かつ適切に調整を行うことができる。
尚、磁石の吸着力による平坦化ローラユニット104とキャリッジ202との連結については、必ずしも平坦化ローラユニット104及びキャリッジ202に対して直接的に磁石の吸着力を及ぼすのではなく、例えば、平坦化ローラユニット104及びキャリッジ202のそれぞれに対して固定されている部材に対して磁石の吸着力を及ぼすことで実現してもよい。また、本例において、連結部112は、平坦化ローラユニット104の一部であり、平坦化ローラ402に対して位置が固定されている。また、連結部112は、磁石を有し、インク吐出部102のいずれかの位置に対して磁石の吸着力で吸着することで、平坦化ローラユニット104とキャリッジ202とを連結する。また、磁石については、平坦化ローラユニット104における連結部112ではなく、インク吐出部102の側に配設すること等も考えられる。この場合、連結部112は、磁石に吸着される金属の部材等を有することで、インク吐出部102側にある磁石の吸着力で、キャリッジ202に連結される。また、ヘッド部12の変形例において、連結部112は、平坦化ローラユニット104と別の構成であってもよい。この場合、連結部112は、例えば、平坦化ローラユニット104のいずれかの位置に対し、磁石の吸着力で吸着する。また、連結部112は、例えばインク吐出部102の一部であってもよい。また、ヘッド部12の更なる変形例において、連結部112は、磁石の吸着力以外の方法で、平坦化ローラユニット104とキャリッジ202とを連結してもよい。平坦化ローラユニット104とキャリッジ202との連結の仕方等については、後に更に詳しく説明をする。
複数の光源ユニット106は、インクを硬化させるための光源(UV光源)を有するユニット部品であり、紫外線硬化型インクを硬化させる紫外線を発生する。本例において、複数の光源ユニット106のそれぞれは、間にインク吐出部102及び平坦化ローラユニット104を挟むように、ヘッド部12における主走査方向の一端側及び他端側のそれぞれに配設される。光源ユニット106における光源としては、例えば、UVLED(紫外LED)等を好適に用いることができる。また、光源ユニット106における光源として、メタルハライドランプや水銀ランプ等を用いることも考えられる。また、本例においては、複数の光源ユニット106も、インク吐出部102におけるキャリッジ202の外部に配設され、主走査動作時にキャリッジ202に従って複数の光源ユニット106が移動するように、キャリッジ202と連結されている。この場合、キャリッジ202に対する光源ユニット106の連結については、例えば、キャリッジ202に対する平坦化ローラユニット104の連結とは異なる構成で行うことが考えられる。より具体的に、複数の光源ユニット106のそれぞれについては、例えば、インク吐出部102、及び複数の光源ユニット106のそれぞれにおける所定の位置に対して固定される部材等を用いて、互いの位置関係が固定されるように連結することが考えられる。このように構成すれば、例えば、平坦化ローラユニット104と比べて重量が大きな光源ユニット106について、インク吐出部102と適切に接合することができる。また、この場合、光源ユニット106とキャリッジ202との連結について、例えば、平坦化ローラユニット104とキャリッジ202との連結よりも強固につながっていると考えることができる。また、ヘッド部12の変形例では、光源ユニット106とキャリッジ202との連結についても、平坦化ローラユニット104とキャリッジ202との連結と同様に、磁石の吸着力によって行ってもよい。
以上のような構成のヘッド部12を用いることにより、例えば、造形物50を構成するインクの層を適切に形成できる。また、複数のインクの層を重ねて形成することにより、例えば、造形物50を適切に造形できる。また、本例のヘッド部12においては、上記の構成により、例えば、キャリッジ202の小型化及び軽量化を実現することもできる。この場合、キャリッジ202の軽量化については、例えば、キャリッジ202で保持する構成の合計重量の軽量化等と考えることができる。より具体的に、上記においても説明をしたように、本例において、ヘッドユニット204a、bのそれぞれは、複数色のインクを吐出する。そして、この場合、1色のインクのみを吐出する単色用のインクジェットヘッドを複数個用いる場合と比べて、同じ色数の複数色のインクを吐出するための構成のサイズ及び重量が少なくなる。そのため、ヘッド部12において、ヘッドユニット204a、bを用いて複数色のインクを吐出することで、キャリッジ202の小型化及び軽量化を適切に実現することができる。また、本例においては、平坦化ローラユニット104をキャリッジ202の外部に配設することで、キャリッジ202の更なる小型化及び軽量化を実現することができる。
ここで、本例において、複数のヘッドユニット204a、bは、キャリッジ202におけるキャリッジベースに対し、所定の取付機構(取付手段)により、着脱自在に取り付けられる。また、本例におけるヘッドユニット204a、bのそれぞれについては、例えば、互いに異なる色又は用途のインクをそれぞれが吐出する単色用のインクジェットヘッドの複数個分の機能を兼ね備えたインクジェットヘッド等と考えることができる。また、ヘッドユニット204a、bのようなヘッドユニットについては、例えば、ユニット単位で一体化されており、修理時やメンテナンス時にまとめて交換される部品等と考えることができる。また、ヘッドユニットについて、例えば、そのヘッドユニット内のいずれかのノズル列が故障した場合にまとめて交換対象となる交換の単位の部品等と考えることもできる。ノズル列の故障については、例えば、交換が必要になる故障等と考えることができる。また、交換の単位の部品について、例えば、造形装置10の通常の保守作業で行われる交換の作業で交換される部品等と考えることもできる。通常の保守作業については、例えば、保守マニュアル等で説明がされている方法で行われる保守の作業等と考えることができる。また、この場合、ヘッドユニットについて、例えば、保守作業において色毎のノズル列への分解を行わない構成等と考えることもできる。
また、ヘッドユニット204a、bとして用いるヘッドユニットについて、例えば、複数色用のインクジェットヘッドとして販売がされている販売の単位の部品等と考えることもできる。一つのヘッドユニットにおける複数のノズル列については、例えば、一つの部品の中で一体に形成されていると考えることができる。この場合、ヘッドユニットにおける一つの部品の中で複数のノズル列が一体に形成されていることについては、例えば、ヘッドユニットの外面形状を構成する固定形状の筐体の中の所定の位置に複数のノズル列が形成されていること等と考えることができる。また、それぞれのヘッドユニットにおいて、複数のノズル列については、例えば、所定の位置関係を保って並んでいると考えることができる。また、ヘッドユニットにおいて、それぞれのノズル列の位置は、例えば、所定の調整可能範囲内での調整(微調整)が可能であってもよい。この場合、複数のノズル列が所定の位置関係を保って並ぶことについては、例えば、それぞれのノズル列に対応する調整可能範囲が所定の位置関係を保つこと等と考えることができる。また、複数のノズル列が所定の位置関係を保って並ぶことについて、例えば、それぞれのノズル列における調整の基準位置の位置関係が決まっていること等と考えることもできる。また、それぞれのヘッドユニットは、例えば、ノズル列のおけるノズルとなる貫通孔が並べて形成される板状体であるノズルプレートを有する。この場合、例えば、複数色分のノズル列が形成されたノズルプレート等を好適に用いることができる。また、ヘッドユニット204a、bのそれぞれは、複数のノズルプレートを有してもよい。また、複数のノズルプレートのそれぞれとして、例えば、それぞれが複数のノズル列を有するノズルプレートを用いてもよい。この場合、例えば、ヘッドユニット204a、bのそれぞれが2個のノズルプレートを有し、かつ、それぞれのノズルプレート(一つのノズルプレート)に2色分のノズル列が形成されている構成等を考えることができる。
また、ヘッドユニットについて、より一般化して考えた場合、ヘッドユニットとして、例えば、単色用のインクジェットヘッドを複数個組み合わせた構成を用いること等も考えられる。この場合も、複数個の単色用のインクジェットヘッドをコンパクトにまとめた構成を交換の単位とすることで、例えば、それぞれの単色用のインクジェットヘッドを個別にキャリッジに取り付ける場合等と比べて、キャリッジの小型化や軽量化が可能になる。また、この場合、ヘッドユニットにまとめられるそれぞれの単色用のインクジェットヘッドについて、ヘッドユニット内での位置関係の微調整を可能にしてもよい。
また、上記においても説明をしたように、本例のインク吐出部102におけるキャリッジ202は、複数のヘッドユニット204a、bを保持するための構成である。これに対し、例えば平坦化ローラユニット104においては、平坦化ローラ402を保持するための保持部材を別途用いることが考えられる。そして、この場合、平坦化ローラユニット104における保持部材について、例えば、平坦化ローラユニット104におけるキャリッジ等と考えることもできる。また、この場合、平坦化ローラユニット104の構成について、例えば、インク吐出部102におけるキャリッジ202とは別体のキャリッジによって平坦化ローラ402を保持していると考えることができる。また、インク吐出部102におけるキャリッジ202について、例えば、平坦化ローラ402を保持せずに、ヘッドユニット204a、bを保持していると考えることができる。そして、この場合、連結部112について、例えば、平坦化ローラユニット104における平坦化ローラ402用のキャリッジをインク吐出部102におけるキャリッジ202に連結する構成等と考えることができる。
また、本例のヘッド部12では、単にヘッドユニット204a、bを用いるのではなく、ヘッドユニット204a、bのそれぞれによって吐出するインクの種類について、インクの用途に合わせて決定をしている。より具体的に、上記においても説明をしたように、本例においては、ヘッドユニット204aの複数色のノズル列により、造形物50における着色領域の形成に用いるYMCKの各色のインクを吐出する。そして、ヘッドユニット204bにおける複数のノズル列により、その他のインクを吐出する。また、これにより、造形物50の造形時に消費量が少なくなるYMCKの各色のインクについて、ヘッドユニット204aのみから吐出している。このように構成すれば、例えば、同じヘッドユニットから吐出するインクの間での消費量の差を適切に低減することができる。また、これにより、例えば、ヘッドユニットの交換によって造形装置10における部品の交換のコストが過度に上昇することを適切に防止することができる。また、以下においては、造形装置10において造形する造形物50の構成と関連付けて、この点について、更に詳しく説明をする。
図3は、造形装置10(図1参照)により造形する造形物50の構成の一例を示す図であり、積層方向(Z方向)と直交する造形物50の断面であるX-Y断面の構成の一例を示す。この場合、Y方向やZ方向と垂直な造形物50のZ-X断面やZ-Y断面の構成も、同様の構成になる。上記においても説明をしたように、本例において、造形装置10は、ヘッド部12のインク吐出部102におけるヘッドユニット204a(図1参照)から吐出するカラーインク(YMCKの各色のインク)を用いて、表面が着色された造形物50を造形する。この場合、造形物50の表面が着色されることについては、例えば、造形物50において外部から色彩を視認できる領域の少なくとも一部が着色されること等と考えることができる。また、本例において、造形装置10は、光反射領域152及び着色領域154を備える造形物50を造形する。また、必要に応じて、造形物50の周囲等にサポート層52を形成する。
光反射領域152は、着色領域154等を介して造形物50の外側から入射する光を反射するための光反射性の領域である。着色領域154については、例えば、造形物50表面に対してフルカラー表現での着色を行う場合に造形物50の外部から入射する光を反射する領域等と考えることもできる。フルカラー表現については、例えば、プロセスカラーのインクによる減法混色法の可能な組み合わせで行う色の表現等と考えることができる。また、本例において、造形装置10は、インク吐出部102におけるヘッドユニット204b(図1参照)から吐出する白色のインクを用いて、造形物50の内部領域を兼ねた光反射領域152を形成する。この場合、内部領域については、例えば、造形物50の内部を構成する領域等と考えることができる。また、この場合、光反射領域152の形成に用いる白色のインクについて、内部領域の形成に用いる造形インクの一例と考えることができる。造形物50の変形例においては、内部領域について、光反射領域152とは別の領域として形成してもよい。この場合、造形装置10は、例えば、サポート材インク以外の任意のインクを用いて、内部領域を形成する。また、内部領域の周囲に、光反射領域152を形成する。
着色領域154は、ヘッドユニット204aから吐出するYMCKの各色のインクにより着色がされる領域である。本例において、造形装置10は、ヘッドユニット204aから吐出するYMCKの各色のインクと、ヘッドユニット204bから吐出するクリアインクとを用いて、光反射領域152の周囲(外側)に着色領域154を形成する。また、この場合、造形装置10では、例えば、各位置への各色のカラーインクの吐出量を調整することにより、様々な色を表現する。また、色の違いによって生じるカラーインクの合計量の変化を補填するために、クリアインクを用いる。このように構成すれば、例えば、着色領域154の各位置を所望の色で適切に着色できる。また、これにより、例えば、着色された造形物50を適切に造形することができる。
ここで、本例において、着色領域154は、ヘッドユニット204aから吐出される複数色のカラーインク(YMCKの各色のインク)、及びヘッドユニット204bから吐出されるクリアインクのみで形成される。また、本例のように、造形物50の表面に着色領域154を形成する場合、着色領域154の形成に用いる複数色のカラーインクの消費量は、造形物50の内部を構成する光反射領域152の形成に用いる白色のインクやサポート層52の形成に用いるサポート材インク等の消費量と比べ、懸絶して小さくなる。また、その結果、造形時にヘッドユニット204a、bの各ノズル列からインクを吐出するショット数に着目すると、白色のインクやサポート材インクのショット数は、カラーインクのショット数と比べて、懸絶して大きくなる。
また、ヘッドユニット204a、bにおいては、通常、いずれかのノズル列からのショット数が多くなると、故障が生じやすくなる。また、上記においても説明をしたように、ヘッドユニット204a、bについては、通常、ヘッドユニット単位での交換を行うことになる。そのため、ヘッドユニット204a、bについては、通常、最もショット数が多くなるノズル列でのショット数に応じて、交換の時期が決まることになる。そして、この場合、一つのヘッドユニット(ヘッドユニット204a、bのいずれか)に消費量が大きく異なるノズル列が混在すると、一部のノズル列の影響で早期に交換の時期が到来することで、ヘッドユニットの交換の頻度が上がり、造形装置10の運用コストの増大を招くことになる。より具体的に、例えば、ヘッドユニット204a、bの両方にいずれかの色のカラーインク用のノズル列を設け、更に、一つのヘッドユニットにおいて、カラーインク用のノズル列と、白色のインク又はサポート材インク用のノズル列とが存在すると、ヘッドユニット204a、bの両方について、交換の頻度が高くなることが考えられる。また、その結果、造形装置10において、ヘッドユニットの交換の頻度が上がることが考えられる。
これに対し、本例においては、消費量の少ないカラーインク用のノズル列をヘッドユニット204aに集めて、それ以外のインク用のノズル列をヘッドユニット204bに集めている。そして、ヘッドユニット204aでは、カラーインクのみを吐出している。このように構成すれば、例えば、消費量が特に多くなるインクである白色のインク及びサポート材インクのノズル列と、カラーインク用のノズル列とを、互いに異なるヘッドユニットに配置することができる。そのため、本例によれば、例えば、ヘッドユニット204a、bのそれぞれから吐出する複数色のインクについて、消費量の差を適切に低減することができる。また、これにより、例えば、ヘッドユニット204a、bの交換について、より効率的かつ適切に行うことができる。
尚、上記のように、本例においては、着色領域154の形成に用いるインクのうち、クリアインクについては、ヘッドユニット204bから吐出している。しかし、この場合も、特に消費量が少なくなるカラーインク用のノズル列をヘッドユニット204aに集めることで、ヘッドユニット204aにおいてインクの消費量の差を適切に低減することができる。また、クリアインクについては、通常、カラーインクよりも消費量が多くなりやすい。そのため、白色のインクやサポート材インクを吐出するヘッドユニット204bについても、例えばいずれかのカラーインク用のノズル列を設ける場合と比べて、インクの消費量の差が小さくなると考えることができる。
また、本例においては、消費量の多いインクを吐出するヘッドユニット204bについて、ヘッドユニット204aと比べて、早期に寿命に達することが考えられる。そのため、造形装置10のメンテナンスの方法として、例えば、ヘッドユニット204bの交換の周期をヘッドユニット204aよりも短くすることが好ましい。また、この場合、例えば、ヘッドユニット204a、bに実際に故障が生じる前に、造形装置10が稼働した稼働量に基づき、ヘッドユニット204a、bの交換をユーザに促すことが考えられる。より具体的に、この場合、例えば、造形装置10の稼働量とヘッドユニット204a、bの交換のタイミングとを予め対応付けておくことが考えられる。また、この場合、例えば、稼働量と交換のタイミングとの対応付けをヘッドユニット204aとヘッドユニット204bとで異ならせることで、ヘッドユニット204aよりもヘッドユニット204bが頻繁に交換されるように、ヘッドユニット204a、bのそれぞれの交換をユーザに促す。このように構成すれば、例えば、消費量の多いインクを吐出するヘッドユニット204bについて、ヘッドユニット204aよりも短い周期で適切に交換することができる。また、これにより、例えば、ヘッドユニット204a、bのそれぞれから吐出するインクの用途等に応じて、造形装置10のメンテナンスをより適切に行うことができる。
また、この場合、造形装置10は、例えば、稼働量と交換のタイミングとの対応付けた対応付情報を記憶する記憶部や、ヘッドユニット204a、bの交換をユーザに促すための表示部等を更に備える。そして、造形装置10の制御部22(図1参照)は、例えば、この対応付情報と、造形装置10の稼働量とに基づき、ヘッドユニット204a、bの交換をユーザに促すメッセージ等を表示部に表示させる。また、造形装置10の稼働量としては、例えば、造形装置10が造形の動作を実行した稼働時間等を管理すること等が考えられる。造形装置10の稼働量としては、例えば、ヘッドユニット204a、bのそれぞれを交換してからの経過時間(例えば、経過日数等)を管理すること等も考えられる。また、造形装置10の稼働量として、例えば、ヘッドユニット204a、bのそれぞれのノズル列から吐出したインクの量を管理すること等も考えられる。
続いて、本例における主走査駆動部18(図1参照)及びヘッド部12における平坦化ローラユニット104(図1参照)の特徴について、更に詳しく説明をする。図4は、主走査駆動部18及びヘッド部12について更に詳しく説明をする図であり、主走査駆動部18の具体的な構成の一例をヘッド部12の一部と共に示す。また、図4においては、図示の便宜上、ヘッド部12のうち、光源ユニット106(図1参照)を省略して、インク吐出部102及び平坦化ローラユニット104を図示している。
上記においても説明をしたように、本例のヘッド部12は、インク吐出部102におけるキャリッジ202の外部に、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106を有する。この場合、主走査駆動部18は、ヘッド部12におけるキャリッジ202の外部で平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106を保持しつつ、ヘッド部12に主走査動作を行わせる。また、本例において、主走査駆動部18は、ガイドレール302、駆動機構304、及びリニアエンコーダ306を有する。ガイドレール302は、インク吐出部102におけるキャリッジ202の主走査方向への移動をガイドするガイド部材の一例である。また、本例において、ガイドレール302は、主走査方向へ延伸するレール状の部材であり、レールに沿ってキャリッジ202が移動可能になるように、キャリッジ202を保持する。この場合、ガイドレール302は、例えば、キャリッジ202自体又はキャリッジ202に対して位置が固定されている部材をガイドレール302に対して係合させることで、ガイドレール302に沿ってキャリッジ202を移動可能にする。
また、より具体的に、ガイドレール302としては、例えば、レール部及び移動部を有する構成等を用いることが考えられる。この場合、レール部は、ガイドレール302におけるレール状の部分である。また、移動部は、レール部に沿って移動する構成である。このような構成のガイドレール302を用いる場合、例えば、キャリッジ202を移動部に対して固定することで、ガイドレール302において、キャリッジを移動可能に保持する。また、レール部に沿って移動部を移動させることで、キャリッジ202を主走査方向へ移動させる。このようなガイドレール302としては、例えば、公知のLMガイド(登録商標)等を好適に用いることができる。LMガイドについては、例えば、ころがりの動作によって機械の直線運動部をガイドする部材等と考えることができる。
また、本例において、ガイドレール302は、平坦化ローラユニット104について、インク吐出部102と独立に、主走査方向へ移動可能に保持する。また、レール部及び移動部を有するガイドレール302を用いる場合、ガイドレール302によってインク吐出部102と独立に平坦化ローラユニット104を保持することについては、例えば、ガイドレール302における移動部に対し、インク吐出部102とは別に、平坦化ローラユニット104を固定すること等と考えることができる。この場合、平坦化ローラユニット104について、例えば、インク吐出部102の固定位置とは異なる位置で移動部に対して固定することが考えられる。また、上記においても説明をしたように、平坦化ローラユニット104において、平坦化ローラ402を保持するための保持部材については、インク吐出部102におけるキャリッジ202とは別体の、平坦化ローラユニット104におけるキャリッジ等と考えることができる。そして、この場合、ガイドレール302によってインク吐出部102と独立に平坦化ローラユニット104を保持することについては、例えば、ガイドレール302によって、平坦化ローラユニット104におけるキャリッジと、インク吐出部102におけるキャリッジ202とを保持すること等と考えることもできる。
また、図示は省略しているが、ガイドレール302は、光源ユニット106についても、インク吐出部102及び平坦化ローラユニット104とは独立に、主走査方向へ移動可能に保持する。この場合、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106のそれぞれをガイドレール302が移動可能に保持することについては、例えば、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106のそれぞれにおける一部をガイドレール302に対して係合させることで、ガイドレール302に沿って平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106のそれぞれを移動可能にすること等と考えることができる。また、ガイドレール302について、例えば、インク吐出部102におけるキャリッジ202の外部で、主走査方向へ移動可能に平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106を保持していると考えることができる。
このように構成した場合、例えば、ヘッド部12の各構成の重量について、ガイドレール302の複数の位置で分散して支えることができる。そのため、このように構成すれば、例えばインク吐出部102におけるキャリッジ202によって平坦化ローラ等も保持する場合等と比べ、ガイドレール302がキャリッジ202を保持する位置に重量が集中することを適切に防ぐことができる。また、これにより、例えば、ガイドレール302に撓みが発生すること等を適切に防止することができる。また、図2(b)に示す構成等から理解できるように、本例において、ガイドレール302は、副走査方向における一方側からキャリッジ202を支持することで、片持ち状態でキャリッジ202を支持する。そして、この場合、例えばキャリッジ202の重量が大きくなると、キャリッジ202においてガイドレール302と反対になる側が下側へ撓むことで、いわゆるお辞儀の状態になりやすい。これに対し、本例においては、平坦化ローラユニット104をキャリッジ202の外部に配設することで、このような問題を適切に防止することもできる。
ここで、上記のように、ガイドレール302としては、例えば、レール部及び移動部を有する構成を用いることが考えられる。この場合、ガイドレール302では、例えば、移動部に平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106を取り付けることで、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106を保持することが考えられる。また、この場合、一つの移動部に対して、インク吐出部102、平坦化ローラユニット104、及び複数の光源ユニット106を取り付けることが考えられる。このように構成すれば、例えば、インク吐出部102におけるキャリッジ202と共に、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106を適切に移動させることができる。また、この場合、連結部112によってキャリッジ202と平坦化ローラユニット104とを連結することで、例えば、平坦化ローラユニット104をより適切に移動させることができる。また、ガイドレール302は、一つのレール部材に沿って移動する複数の移動部を有してもよい。この場合、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106のそれぞれについて、インク吐出部102が固定される移動部とは別の移動部に対して固定してもよい。このように構成すれば、例えば、ガイドレール302がキャリッジ202を保持する位置に重量が集中することをより適切に防ぐことができる。
また、上記においても説明をしたように、本例において、平坦化ローラユニット104は、インク吐出部102に対し、主走査方向の一方側のみに配設されている。この点に関し、例えばインク吐出部102におけるキャリッジ202によって平坦化ローラも保持することを考えた場合、キャリッジ202における主走査方向の一方側のみに平坦化ローラを配設すると、主走査方向における一方側と他方側とで重量に差が生じることが考えられる。そして、この場合において、ヘッドユニット204a、bを用いること等でキャリッジ202の小型化及び軽量化がされていると、平坦化ローラの重量の影響で、キャリッジ202において平坦化ローラが設置されている側が下がるようなキャリッジ202の傾きが生じやすくなることが考えられる。これに対し、本例によれば、例えば、キャリッジ202の外部に平坦化ローラユニット104を配設することで、キャリッジ202の一方側のみに平坦化ローラが配設される場合にも、平坦化ローラの重量によってキャリッジ202に傾きが生じること等をより適切に防ぐことができる。
また、主走査動作時には、例えば、主走査方向においてヘッド部12を往復させ、往路及び復路の両方で、インク吐出部102からインクを吐出することが考えられる。そして、本例のように、主走査方向におけるインク吐出部102の一方側のみに平坦化ローラユニット104が配設される場合、例えば、平坦化ローラユニット104がインク吐出部102よりも後ろ側になる向きでのヘッド部12の移動時のみに、平坦化ローラ402をインクの層に接触させることが考えられる。そのため、本例において、平坦化ローラユニット104は、モータ406の駆動力によって鉛直方向へ平坦化ローラ402を移動させることで、平坦化ローラユニット104がインク吐出部102よりも後ろ側になる向きでヘッド部12が移動する主走査動作時には、平坦化ローラ402の位置を下げて、インクの層と平坦化ローラ402とを接触させる。また、平坦化ローラユニット104がインク吐出部102よりも前側になる向きでヘッド部12が移動する主走査動作時には、平坦化ローラ402を上側に待避させて、インクの層と平坦化ローラ402とを接触させない。本例によれば、例えば、鉛直方向における平坦化ローラ402の位置を容易かつ適切に変化させることができる。また、これにより、例えば、往復の主走査動作でインクの層を形成する場合において、インクの層の平坦化をより適切に行うことができる。
尚、本例のように、平坦化ローラユニット104が複数のモータ404、406を有する場合、平坦化ローラユニット104の重量が重くなることが考えられる。そして、この場合、平坦化ローラユニット104に対応する構成をインク吐出部102のキャリッジ202で保持すると、キャリッジ202の重量化の問題が特に顕著になると考えられる。そのため、本例においては、キャリッジ202の外部に平坦化ローラユニット104を配設することで得られる効果が特に大きくなっていると考えることもできる。
駆動機構304は、インク吐出部102におけるキャリッジ202をガイドレール302に沿って移動させる駆動機構である。本例において、駆動機構304は、ベルト312、駆動プーリ314、従動プーリ316、及びモータ318を有する。ベルト312は、主走査方向におけるキャリッジ202の移動範囲に沿って張り渡される環状のベルト部材であり、駆動プーリ314と従動プーリ316とを主走査方向における一方側及び他方側の端とする回転経路に沿って回転移動する。また、ベルト312は、キャリッジ202又はインク吐出部102においてキャリッジ202に対して位置が固定されている部分が所定の位置に取り付けられた状態で回転移動することで、主走査方向へキャリッジ202を移動させる。また、この場合、ベルト312は、回転の向きを適宜反転させることで、主走査方向におけるキャリッジ202の移動範囲において、キャリッジ202を往復させる。
駆動プーリ314及び従動プーリ316は、ベルト312を張り渡して回転移動させるためのプーリである。駆動プーリ314は、モータ318から受け取る動力に応じて回転するプーリであり、主走査方向における一方側においてベルト312と噛み合うことで、ベルト312の回転移動の動力をベルト312に与える。従動プーリ316は、主走査方向における他方側においてベルト312と噛み合うプーリであり、ベルト312の回転移動に従って回転する。モータ318は、駆動プーリ314を回転させるモータであり、造形装置10の制御部22(図1参照)の指示に応じて駆動プーリ314を回転させる。このように構成すれば、例えば、主走査動作時において、キャリッジ202を適切に移動させることができる。また、これにより、例えば、キャリッジ202に保持されているヘッドユニット204a、b等について、主走査方向へ適切に移動させることができる。
ここで、本例において、ベルト312は、平坦化ローラユニット104に対しては直接的につながっていない。また、図示を省略しているが、ベルト312は、光源ユニット106に対しても、直接的につながっていない。そのため、主走査動作時において、駆動機構304は、インク吐出部102を移動させることで、インク吐出部102の移動に従って、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106を移動させる。より具体的に、上記においても説明をしたように、本例において、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106は、連結部112等によって、インク吐出部102のキャリッジ202と連結されている。そして、この場合、ベルト312が主走査方向へキャリッジ202を移動させると、キャリッジ202の移動に従って、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106も、主走査方向へ移動する。そのため、本例によれば、例えば、ヘッド部12の各構成について、主走査動作時に主走査方向へ適切に移動させることができる。
また、上記のように、本例において、モータ318は、制御部22の指示に応じて、駆動プーリ314を回転させる。この場合、制御部22は、リニアエンコーダ306の出力に応じてモータ318の動作を制御することで、駆動プーリ314の回転の制御を行う。また、本例において、リニアエンコーダ306は、リニアスケール322及びセンサ324を有する。リニアスケール322は、位置の基準となる目盛りを示す部材であり、ガイドレール302に沿って主走査方向へ延伸するように配設される。また、より具体的に、本例において、リニアスケール322は、ガイドレール302に取り付けられることで、ガイドレール302の各位置を示す。センサ324は、リニアスケール322の目盛りを読み取る光学センサであり、インク吐出部102においてキャリッジ202に対する位置が固定された所定の位置に配設される。このように構成した場合、例えば、センサ324によってリニアスケール322の目盛りを読み取ることで、キャリッジ202の位置を高い精度で適切に検知することができる。また、センサ324での検出結果に基づいて制御部22がモータ318の動作を制御することで、キャリッジ202の位置を検出しつつ、キャリッジ202を移動させることができる。そのため、本例によれば、例えば、主走査動作時において、キャリッジ202の移動を高い精度で適切に制御することができる。
尚、上記のように、本例においては、リニアエンコーダ306におけるリニアスケール322及びセンサ324について、主走査駆動部18が有する構成と考えることができる。しかし、造形装置10の構成の分け方によっては、リニアスケール322におけるセンサ324について、例えば、ヘッド部12又はインク吐出部102の構成等と考えることもできる。また、リニアエンコーダ306について、ガイドレール302と別の部材にするのではなく、例えば、リニアエンコーダの機能を兼ね備えたガイドレール302を用いること等も考えられる。
以上のように、本例によれば、例えば、主走査動作時において、ヘッド部12の各構成を主走査方向へ適切に移動させることができる。また、ヘッド部12におけるインク吐出部102において、ヘッドユニット204a、bを用いることで、例えば、キャリッジ202の小型化及び軽量化を適切に実現することができる。そして、この場合、小型化及び軽量化がされたキャリッジ202に合わせて、例えば、主走査駆動部18において主走査方向へ延伸する部分であるYバー構造を適切に簡素化することができる。更には、この場合において、ガイドレール302によって平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106をインク吐出部102と独立に保持することで、例えば、Yバー構造を簡素化した場合でも、ガイドレール302の撓み等を適切に防止して、ヘッド部12の各構成を適切に支持することができる。
また、主走査動作時には、インク吐出部102からインクを吐出するタイミングについて、高い精度で制御することが必要になる。そのため、主走査動作時には、インク吐出部102における各構成の位置うち、インク吐出部102の位置が特に重要になる。これに対し、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106について、主走査方向の位置に求められる精度は、インク吐出部102と比べて低いといえる。そのため、本例においては、上記のように、インク吐出部102におけるキャリッジ202の位置をリニアエンコーダ306で検知しつつ、ベルト312によってキャリッジ202を移動させている。また、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106については、キャリッジ202の移動に従って移動をさせている。そのため、本例によれば、例えば、主走査方向におけるインク吐出部102の位置を高い精度で適切に制御することができる。
また、本例においては、インク吐出部102におけるキャリッジ202の外部に平坦化ローラユニット104を配設して、キャリッジ202と平坦化ローラユニット104とを所定の構成で連結することで、例えば、キャリッジ202の傾きの調整や平坦化ローラユニット104における平坦化ローラ402の高さの調整について、より容易かつ適切に行うこと等も可能になる。そこで、以下、平坦化ローラユニット104とキャリッジ202との連結の仕方等について、更に詳しく説明をする。
インク吐出部102のキャリッジ202によって平坦化ローラも保持する場合、例えばキャリッジ202の傾きを変化させる調整を行うと、鉛直方向における平坦化ローラの高さにも直接的に変化が生じることになる。この場合、キャリッジ202の傾きについては、例えば、キャリッジ202において造形台14(図1参照)と対向する面の水平方向に対する傾き等と考えることができる。水平方向に対する傾きについては、例えば、水平面に対する傾き等と考えることもできる。また、平坦化ローラの高さについては、例えば、平坦化ローラにおいて平坦化が行われる高さ(鉛直方向における位置)等と考えることができる。これに対し、本例のように、キャリッジ202の外部に平坦化ローラユニット104を配設する場合、キャリッジ202の傾きの調整の影響について、例えば、平坦化ローラユニット104における平坦化ローラ402の高さへの直接的な影響を生じにくくすることができる。また、平坦化ローラ402の高さの調整を行う場合においても、平坦化ローラ402の高さの調整の影響について、例えば、キャリッジ202の傾きへの直接的な影響を生じにくくすることができる。
また、この点に関し、上記においても説明をしたように、本例において、平坦化ローラユニット104は、磁石の吸着力でインク吐出部102におけるキャリッジ202とつながることで、キャリッジ202と連結される。そして、この場合、例えばねじ止め等で強固に平坦化ローラユニット104とキャリッジ202との位置関係を固定する場合と比べて、キャリッジ202の傾きと、平坦化ローラ402の高さとについて、一方の変化が他方に影響を与えにくくなる。また、このようなキャリッジ202と平坦化ローラユニット104との連結の仕方については、例えば、ガイドレール302に沿ってキャリッジ202を移動させた場合にキャリッジ202と共に平坦化ローラユニット104が移動し、かつ、キャリッジ202及び平坦化ローラユニット104のうちの一方を動かさずに他方の傾き又は高さ等の微調整を行い得る状態で両者を連結すること等と考えることもできる。
また、より具体的に、上記においても説明をしたように、本例において、平坦化ローラユニット104は、インク吐出部102におけるキャリッジ202と独立に、自身でガイドレール302に支持されている。また、平坦化ローラユニット104は、磁石の吸着力によって、キャリッジ202と連結されている。そして、磁石の吸着力による連結については、例えばねじ止めによる固定等と比べて緩い接合と考えることができる。そのため、キャリッジ202の傾きの調整を行う程度であれば、平坦化ローラユニット104における平坦化ローラ402の高さへの影響を適切に抑えつつ、キャリッジ202に対する調整を適切に行うことができる。また、反対に、例えば、キャリッジ202の傾き等への影響を抑えつつ、平坦化ローラユニット104の位置を変化させて、平坦化ローラ402の高さの調整等を行うことも可能である。そのため、本例によれば、例えば、キャリッジ202の傾きの調整や平坦化ローラ402の高さの調整等について、互いに独立に、より適切に行うことができる。また、これにより、例えば、これらの調整について、高い精度で容易かつ適切に行うことが可能になる。
また、より具体的に、本例において、平坦化ローラユニット104は、磁石の吸着力によってキャリッジ202と連結されることで、例えば、水平方向に対するキャリッジ202の傾きを変化させずに鉛直方向における平坦化ローラ402の位置を調整できるように、キャリッジ202と連結される。この場合、水平方向に対するキャリッジ202の傾きを変化させずに鉛直方向における平坦化ローラ402の位置を調整できることについては、例えば、平坦化ローラ402の位置の調整量が所定の範囲内である場合にキャリッジ202の傾きを変化させないこと等と考えることができる。また、キャリッジ202の傾きを変化させないことについては、例えば、造形時の求められる造形の精度に応じて、キャリッジ202の傾きを実質的に変化させないこと等と考えることができる。キャリッジ202の傾きを実質的に変化させないことについては、例えば、キャリッジ202の傾きの再調整を行わなくても造形が可能であること等と考えることができる。このように構成すれば、例えば、キャリッジ202の傾きに影響を与えることなく、平坦化ローラ402の高さの調整を適切に行うことができる。また、これにより、例えば、平坦化ローラ402の高さについて、高い自由度でより適切に調整を行うことができる。
また、この場合、平坦化ローラ402の位置の調整については、例えば、平坦化ローラユニット104の全体の位置の調整によって実行することが考えられる。平坦化ローラユニット104の全体の位置の調整については、例えば、キャリッジ202に対する平坦化ローラユニット104の相対位置を変化させる調整等と考えることができる。また、平坦化ローラ402の位置の調整(例えば、微調整)については、例えば、モータ406の駆動力によって鉛直方向における平坦化ローラ402の位置を変化させることで行うことも考えられる。この場合、例えば、平坦化ローラユニット104の全体の位置の調整を調整した後に、モータ406の駆動力によって鉛直方向における平坦化ローラ402の位置を更に調整すること等が考えられる。このように構成すれば、例えば、平坦化ローラ402の高さを高い精度でより適切に調整することができる。
また、平坦化ローラユニット104については、例えば、磁石の吸着力によってキャリッジ202と連結されることで、鉛直方向における平坦化ローラ402の位置を変化させずに水平方向に対するキャリッジ202の傾きを調整できるように、キャリッジ202と連結されていると考えることもできる。この場合、平坦化ローラ402の位置を変化させずに水平方向に対するキャリッジ202の傾きを調整できることについては、例えば、キャリッジ202の傾きの調整量が所定の範囲内である場合に平坦化ローラ402の位置を変化させないこと等と考えることができる。また、平坦化ローラ402の位置を変化させないことについては、例えば、造形時の求められる造形の精度に応じて、平坦化ローラ402の位置を実質的に変化させないこと等と考えることができる。平坦化ローラ402の位置を実質的に変化させないことについては、例えば、平坦化ローラ402の位置の再調整を行わなくても造形が可能であること等と考えることができる。このように構成すれば、例えば、平坦化ローラ402の高さに影響を与えることなく、キャリッジ202の傾きの調整を適切に行うことができる。また、これにより、例えば、キャリッジ202の傾きについて、高い自由度でより適切に調整を行うことができる。
続いて、上記において説明をした各構成に関する補足説明等を行う。上記においては、インク吐出部102におけるキャリッジ202が保持する複数のヘッドユニット204a、bの並べ方について、主に、副走査方向における位置を揃えて、主走査方向へ並べる場合について、説明をした。ヘッド部12の変形例において、複数のヘッドユニット204a、bの並べ方は、上記と異ならせてもよい。この場合、例えば、キャリッジ202によって、副走査方向における位置をずらして並ぶ複数のヘッドユニット204a、bを保持すること等が考えられる。また、上記においては、主に、インク吐出部102においてキャリッジ202が保持するヘッドユニットの数が2個の場合について、説明をした。ヘッド部12の変形例において、キャリッジ202が保持するヘッドユニットの個数は、3個以上であってもよい。この場合も、例えばYMCKの各色のインクをいずれかのヘッドユニットから吐出し、他の色のインクを他のヘッドユニットから吐出することで、一つのヘッドユニットから吐出する複数色のインクについて、消費量の差を適切に低減することができる。
また、上記においても説明をしたように、本例のヘッド部12において、平坦化ローラユニット104は、インク吐出部102のキャリッジ202の外部に配設される。そして、この場合、上記において説明をした事項以外にも、様々な効果を得ることができる。より具体的に、上記においても説明をしたように、主走査動作時において、平坦化ローラユニット104における平坦化ローラ402は、インクの層に接触した状態で、モータ404の駆動力に応じて回転する。そして、この場合、接触による力を受けつつ平坦化ローラ402が回転することで、微少な振動等が生じやすくなる。そのため、例えば平坦化ローラ402がヘッドユニット204a、bと共にキャリッジ202に保持されていると、平坦化ローラ402の位置に生じた振動等の影響がヘッドユニット204a、bに及びやすくなる。また、その結果、ヘッドユニット204a、bでのインクの吐出の精度に影響を与えること等も考えられる。これに対し、本例においては、上記のように、平坦化ローラユニット104をキャリッジ202の外部に配設して、磁石の吸着力によって、キャリッジ202と平坦化ローラユニット104とを連結させている。このように構成すれば、例えば、平坦化ローラ402の位置に生じた振動等の影響がヘッドユニット204a、bに及ぶことを適切に防ぐことができる。また、これにより、例えば、ヘッドユニット204a、bにおいて、高い精度でより適切にインクの吐出を行うことができる。
また、上記においても説明をしたように、本例の主走査駆動部18の駆動機構304において、ベルト312は、平坦化ローラユニット104及び光源ユニット106に対して、直接的につながっていない。そして、この場合、平坦化ローラユニット104について、ベルト312と直接につながっていないことで、位置の調整等が行いやすくなっていると考えることもできる。そのため、平坦化ローラユニット104については、例えば、ベルト312と直接つながっていないことが特に好ましいと考えることができる。これに対し、光源ユニット106の場合、平坦化ローラユニット104と比べて重量が大きいため、ベルト312に対して固定すること等も考えられる。このように構成すれば、例えば、主走査駆動部18において、光源ユニット106をより確実に保持することができる。
また、上記においては、主に、主走査方向におけるインク吐出部102の一方側に平坦化ローラユニット104を配設する構成について、説明をした。ヘッド部12の変形例においては、例えば、主走査方向におけるインク吐出部102の両側に平坦化ローラユニット104を配設してもよい。このように構成すれば、例えば、往復の主走査動作でインクの層を形成する場合において、往路及び復路の両方でインクの層の平坦化を行うことができる。また、本例のように、インク吐出部102におけるキャリッジ202の外部に平坦化ローラユニット104を配設する場合、平坦化ローラユニット104の取り付けや取り外しについて、より容易に行うことができる。そのため、例えば、造形に求められる品質等に応じて、平坦化ローラユニット104を配設する位置について、インク吐出部102の片側のみにするか両側にするかを切り替えてもよい。
また、上記においては、インク吐出部102におけるキャリッジ202と平坦化ローラユニット104との連結について、主に、磁石の吸着力によってキャリッジ202と平坦化ローラユニット104とを接合する構成について、説明をした。ヘッド部12の変形例においては、キャリッジ202と平坦化ローラユニット104との連結について、磁石の吸着力以外の方法で行ってもよい。この場合も、上記において説明をした構成と同様に、主走査動作時にキャリッジ202と共に平坦化ローラユニット104が移動し、かつ、キャリッジ202の傾き及び平坦化ローラ402の高さを適切に調整できる構成を用いることが好ましい。
また、キャリッジ202の小型化及び軽量化の観点で考えた場合、平坦化ローラ402について、必ずしもキャリッジ202の外部に設けるのではなく、キャリッジ202においてヘッドユニット204a、bと共に平坦化ローラ402を保持すること等も考えられる。このように構成した場合も、ヘッドユニット204a、bを用いることで、キャリッジ202の小型化及び軽量化を実現することができる。
本発明は、例えば造形装置に好適に利用できる。
10・・・造形装置、102・・・インク吐出部、104・・・平坦化ローラユニット、106・・・光源ユニット、112・・・連結部、12・・・ヘッド部、14・・・造形台、152・・・光反射領域、154・・・着色領域、16・・・インクタンク、18・・・主走査駆動部、20・・・造形台駆動部、202・・・キャリッジ、204・・・ヘッドユニット、212・・・ノズル列、22・・・制御部、302・・・ガイドレール、304・・・駆動機構、306・・・リニアエンコーダ、312・・・ベルト、314・・・駆動プーリ、316・・・従動プーリ、318・・・モータ、322・・・リニアスケール、324・・・センサ、402・・・平坦化ローラ、404・・・モータ、406・・・モータ、50・・・造形物、52・・・サポート層
Claims (7)
- インクの層を重ねることで少なくとも一部が着色された造形物を造形する造形装置であって、
それぞれが複数のノズル列からインクを吐出する複数のヘッドユニットと、
前記複数のヘッドユニットを保持するキャリッジと
を備え、
それぞれの前記ヘッドユニットは、互いに異なるインクの供給経路を介してインク容器から供給されるインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有し、
前記キャリッジは、前記複数のヘッドユニットとして、
互いに異なる色の有色のインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有する第1のヘッドユニットと、
前記第1のヘッドユニットが吐出する前記有色のインクと異なるインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有する第2のヘッドユニットと
を保持することを特徴とする造形装置。 - それぞれの前記ヘッドユニットは、いずれかの前記ノズル列が故障した場合にまとめて交換対象となる交換の単位の部品であり、
それぞれの前記ヘッドユニットにおいて、前記複数のノズル列は、所定の位置関係を保って並ぶことを特徴とする請求項1に記載の造形装置。 - 光反射性の色のインクを用いて形成される光反射領域と、
前記有色のインクを用いて前記光反射領域の外側に形成される着色領域と
を備える前記造形物を造形し、
前記着色領域は、複数色の前記有色のインクと、クリアインクとを用いて形成される領域であり、
前記第1のヘッドユニットにおける前記複数のノズル列のそれぞれは、前記着色領域の形成に用いる前記複数色の有色のインクのそれぞれを吐出し、
前記第2のヘッドユニットは、前記複数のノズル列の少なくとも一部として、
前記光反射性のインクを吐出するノズル列と、
前記クリアインクを吐出するノズル列と、
前記造形物の造形時に前記造形物の少なくとも一部を支持するサポート層の材料となるインクを吐出するノズル列と
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の造形装置。 - 前記着色領域は、前記第1のヘッドユニットから吐出される前記複数色の有色のインク、及び、前記第2のヘッドユニットから吐出される前記クリアインクのみで形成される領域であることを特徴とする請求項3に記載の造形装置。
- 予め設定された主走査方向へ移動しつつインクを吐出する主走査動作を前記複数のヘッドユニットに行わせる主走査駆動部と、
前記インクの層を平坦化する平坦化ローラを有する平坦化手段と
を更に備え、
前記主走査駆動部は、
前記主走査方向への前記キャリッジの移動をガイドするガイド部材と、
前記ガイド部材に沿って前記キャリッジを移動させる駆動機構と
を有し、
前記平坦化手段は、前記キャリッジの外部において、前記主走査方向へ移動可能に前記ガイド部材に保持されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の造形装置。 - 請求項1から5のいずれかに記載の造形装置に対するメンテナンスを行う造形装置のメンテナンス方法であって、
前記造形装置が稼働した稼働量に基づき、それぞれの前記ヘッドユニットの交換をユーザに促し、
かつ、前記稼働量と交換のタイミングとの対応付けを前記第1のヘッドユニットと前記第2のヘッドユニットとで異ならせることで、前記第1のヘッドユニットよりも前記第2のヘッドユニットが頻繁に交換されるように、それぞれの前記ヘッドユニットの交換を前記ユーザに促すことを特徴とする造形装置のメンテナンス方法。 - インクの層を重ねることで少なくとも一部が着色された造形物を造形する造形方法であって、
それぞれが複数のノズル列からインクを吐出する複数のヘッドユニットと、
前記複数のヘッドユニットを保持するキャリッジと
を用い、
それぞれの前記ヘッドユニットは、互いに異なるインクの供給経路を介してインク容器から供給されるインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有し、
前記キャリッジにより、前記複数のヘッドユニットとして、
互いに異なる色の有色のインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有する第1のヘッドユニットと、
前記第1のヘッドユニットが吐出する前記有色のインクと異なるインクをそれぞれが吐出する前記複数のノズル列を有する第2のヘッドユニットと
を保持して、
前記第1のヘッドユニット及び前記第2のヘッドユニットからインクを吐出することで、前記造形物を造形することを特徴とする造形方法。
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JP2021152976A JP2023044877A (ja) | 2021-09-21 | 2021-09-21 | 造形装置、造形装置のメンテナンス方法、及び造形方法 |
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